3D nano zondai stebuklai • Vera Bashmakova • Mokslo naujienos apie "elementus" • Molekulinė biologija, nanotechnologijos

3D nano zondai stebuklai

Lauko nanotetrazistoriaus 3D zondas artėja prie ląstelės (), prasiskverbiantis į ląstelę (II) ir palikdamas ją (III) Vaizdas iš straipsnio diskusijojeMokslas

Membraninis potencialas yra svarbiausia gyvosios ląstelės charakteristika, todėl tikslus šio potencialo matavimas yra viena iš didžiausių šiuolaikinės biologijos problemų. Nors mums pavyko pasiekti kažką šioje srityje, mes, deja, turime pripažinti, kad visi esami skaitikliai, pirma, nėra pakankamai tikslūs ir, antra, jie taip sugadina ląstelės gyvenimą, kokį gali būti jos membranos potencialas pasikeisti. Ir neseniai žurnale Mokslas Paskelbtas straipsnis, atspindintis naujos kartos matavimo priemonę – mažą 3D zondą, pagrįstą lauko efekto tranzistoriumi, kurį sudaro silicio nanovamzdeliai.

Sraigtinis nanovamzdelių lauko efektų tranzistorius pateikimas. S (šaltinis) – šaltinis, D (kanalizacija) – nutekėjimas, nanoFET (nano lauko efekto tranzistorius) – lauko nanotransistorius. Turiuviršuje ir apačioje laidai du alkūnės 120 ° kampu, ir vidurkis – trys tokie posūkiai. Viršutinė ir vidurkis viela tinkama tolesniam darbui, nes jų antgaliai nukreipti ta pačia kryptimi (cis-konfigūracija), ir mažesnis viela nėra tinkama, nes jos antgaliai užsidaro įvairiomis kryptimis (perkonfigūravimas), ir vienas iš jų neišvengiamai taps į ląstelės membraną. Mėlyni pleistrai auginami daug dopanto, todėl jų laidumas yra didelis, lyginant su rožinė sritiskuris yra auginamas su nedideliu priemaišų kiekiu. Vaizdas iš straipsnio diskusijojeMokslas

Lauko nanotransistoriai idealiai tinka matuoti membranos potencialą, nes, pirma, jie yra gana maži, antra, jie yra labai jautrūs silpnoms srovėms. Bet – deja! – beveik visi jose esantys nano-zondai yra pagaminti naudojant plokščią technologiją – tai yra, tranzistoriai yra priklijuojami prie pagrindo ir negali judėti. Tačiau mokslininkai norėtų sukurti 3D zondą, kuris galėtų judėti, kuris galėtų išmatuoti ne pirmojo turimo membranų potencialą, bet ir pasirinktą ląstelę, kuri galėtų išstumti iki ląstelės iš bet kokio galo, – kokio pragaro nejauko ! – galėtų ištirti visus trimačius korinio ryšio tinklus.

Tačiau tokio zondo kūrimas ilgą laiką buvo tik svajonė – pirmiausia todėl, kad lauko nanotransistorio dydį lemia visų pirma jo nutekėjimo ir šaltinio dydis, ir nebuvo aišku, kaip juos padaryti gana mažais.

Viskas pasikeitė, kai paaiškėjo, kad jei reagento slėgis pasikeistų augant silicio nanovamzdeliams (žr. Nanoviduotą), viela būtų sulenkta 120 ° kampu. Paaiškėjo, kad šis kampas yra atkuriamas, tai yra tokio išlenkto vielos gamyba. Mokslininkai iš Harvardo universiteto priėmė šį mažą kreivą kaip pagrindą savo nuostabiam 3D zondui.

120 ° kampas yra pernelyg nuobodu, ir nepatogu dirbti su juo. Todėl pirmas dalykas, kurį mokslininkai išmoko dengti viela, išlenktas 60 ° kampu ir 0 ° kampu. Norėdami tai padaryti, pirmiausia reikia sukurti laidus ne su vienu, bet su dviem ar trimis posūkiais, atitinkamai, tada pasirinkite tuos, iš kurių patarimai turi cis konfigūraciją, t. Y., Yra pasukami ta pačia kryptimi. Paaiškėjo, kad kuo mažesnis atstumas tarp dviejų alkūnių, tuo dažniau gaunamas cis laidas. Atskleidę tai, mokslininkai sugebėjo tinkamai išlenkti laidus apie du trečdalius atvejų.

Kai "teisingų" laidų auginimo technika buvo pakankamai išbaigta, buvo laikas pradėti kurti tranzistorius, paremtą jomis. Dėl šios priežasties vielos "pečių", kurios vaidina drenažo ir šaltinio vaidmenį, tyrėjai išaugo su daug dopanto (žr.dopingas), o sritis, esanti netoli pat lenkimo, kuri atlieka vartu vaidmenį ir su kuria tranzistorius bus panardinamas į ląstelę, yra nedidelė. Dėl to padidėja laidumo ir šaltinio laidumas, palyginti su vartais, o vartai tampa itin jautrūs mažiausiems potencialo pokyčiams.

Gauti tranzistoriai buvo per maži, kad juos būtų galima manipuliuoti, todėl mokslininkai "įdėjo" juos į specialią pagalbinę struktūrą. Dabar reikėjo parengti zondą susitikimui su ląstele. Norėdami tai padaryti, tranzistoriaus paviršius padengtas plonu fosfolipidų sluoksniu (jie yra ląstelės membranos dalis). Kaip rezultatas, kai zondas palietė ląsteles, jo dengiantys fosfolipidai buvo sumaišyti su lipidų, sudarančių membraną, ir zondo įsiskverbimas į ląstelę buvo beveik neskausmingas.

Įliejimas į 3D nano zondo narvelį su fosfolipidiniu tepalu. Tamsiai violetinė fosfolipidiniai sluoksniai yra parodyta, rožinė – suplanuoti nanovidurus su mažu dopanto kiekiu; šviesiai violetinė – nanovamzdelio sklypas su dideliu dopanto kiekiu ir mėlyna – citozolis.Vaizdas iš straipsnio diskusijojeMokslas

Dabar reikėjo sužinoti, kaip gerai gaunami zondai veikia. Norėdami tai padaryti, mokslininkai atliko keletą sėkmingų eksperimentų. Tačiau labiausiai apsvaiginimo rezultatai buvo gauti viščiuko širdies raumens ląstelėse. Paaiškėjo, kad zondas daro stebuklus: tiesiog paliečiant ląstelę, jis matuoja potencialą jo išoriniame paviršiuje; tada, pradedant prasiskverbti į membraną, matuoja tiek išorinį, tiek vidinį potencialą; ir galiausiai, kai viduje ląstelėje, jie rodo potencialo pasikeitimą ant vidinio membranos paviršiaus. Tuo pačiu metu zondo jautrumas mažiausiems galimo svyravimams yra neįprastai didelis.

Šie rezultatai nėra vienkartiniai, bet atkuriami – tai reiškia, kad turime stabilų matavimo prietaisą, labai jautrią ir labai nekenksmingą ląstelėje. Labiausiai tikėtina, kad netolimoje ateityje tokių 3D zondų gamyba bus vykdoma.

Šaltinis: Bozhi Tian, ​​Tzahi Cohen-Karni, Quan Qing, Xiaojie Duan, Ping Xie, Charles M. Lieber. Trijų matmenų, lankstūs nanovamzdiniai lauko efekto tranzistoriai kaip lokalizuoti bioprofai // Mokslas. 2010. V. 329, p. 830-834.

Vera Bashmakova


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: